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电力系统自动化 第二节、自动准同期并列的基本原理 2、脉动电压幅值Vsm 只有当断路器两侧的电压差及相角差同时为零，才能使脉动电压Vsm＝0，如果在这一瞬间断路器触头闭合，冲击电流为零。如果任一条件不满足，则不会出现脉动电压 为零。但只要Vsm的数值不超过允许范围，则合闸冲击电流也不会大于允许值。因此，有时可以用脉动电压的最小幅值足够小这一条件代替电压差及相角差这两个同期条件。这时应满足 所以应该在Vsm趋于零是合闸。因为断路器具有一定的合闸时间，所以在这一瞬间稍为提前一段时间发出合闸脉冲。这个提前量取决于断路器的固有合闸时间。 由发出合闸脉冲起到发电机与系统电压相角重合为止，这段时间称为越前时间，用tyq来表示。对应于发出合闸脉冲瞬间的电压相角差称为越前相角，可用δyq表示。他们之间的关系为： 一、冲击电流的计算 当发电机并入系统的瞬间，如果断路器触头两侧的电压瞬时值不相等，则必然会产生一冲击电流，在简化后，冲击电流周期分量的幅值可用下式表示 可见冲击电流幅值的大小与合闸瞬间的相角差δ有关，在最严重的情况下，即当发电机电压与系统电压相位相反(δ＝180o)时,冲击电流有最大值。在进行准同期并列时，先取δ的最大值，以计算出对应的冲击电流，也可以根据允许的冲击电流，反推出允许的相角差。 冲击电流一般不应超过非同期并列时允许值的一半，通常可取为额定电流的一到两倍，即 式中 Ie－－发电机的额定电流 二、允许合闸误差角的计算 根据上面的分析可知，最大冲击电流与合闸时的相角差有直接的关系。因此，按照冲击电流不超过允许值的条件，可以确定最大的允许相角差，这称为合闸误差角δy。由下式确定 式中 xd’’－－发电机次暂态电抗； xl－－线路电抗； Ed’’－－发电机次暂态电势。 只要合闸时相角差不超过δy ，合闸冲击电流便不会超过允许值。 三、允许滑差角频率的计算 在恒定越前时间同期装置中，其越前时间可整定为断路器合闸时间thz 。由于电子式同期装置的动作时延很小，可以忽略不计，所以在理想的情况下，从发出合闸脉冲起，经过越前时间tyq=thz之后,刚好在δ＝0瞬间合上断路器，因此冲击电流为零。因此，如果仅从冲击电流的大小考虑，对滑差频率似乎可以不加限制。但在实际中，一方面由于存在合闸时间的误差，另一方面，装置的越前时间整定值与实际动作时间也会有误差。所以，必须使滑差角频率不超过某一允许值ωs·y，以免在误差时间内使δ超过允许合闸误差角δy 。即要求 式中 △thz－合闸时间误差； △tzz－同期装置动作时间误差。 即误差时间为两部分误差之和，其中合闸时间相对误差约为15～20％，装置动作时间相对误差约为10％左右。 第五节、自动低频减负荷 电力系统中某些机组故障切除时，由于出现有功功率缺额，系统频率会急剧下降。采用自动低频减载装置，可以制止事故的进一步扩大，所以这是一种有效的措施。 一、使用自动低频减载装置的重要性 众所周知，电力系统在正常情况下，需要调节频率，使系统维持在额定频率下稳定运行。这时发电机组所发出的有功功率与负荷所消耗的有功功率在该频率下达到平衡。但是，功率平衡关系随时可能遭到破坏，这时，系统中将出现有功功率差额： 式中 PG－发电机发出的有功功率； PL－负荷消耗的有功功率 第五节、自动低频减负荷 从上式可以看出，当频率在额定值附近时，如果功率平衡，即(△P=0)，则电机转速将保持不变。如果发电功率大于消耗功率，即(△P0)，出现功率余额时，电机将加速，使频率上升。反之，当(△P0)，出现功率缺额时，电机将减速，使频率下降。 特别是当系统发生事故时，例如有一台机组或一个发电厂被断开，系统频率将急剧下降。假如此时系统中全部备用容量均已动用，还是应付不了，则应及时采取其它对策，否则将会导致事故扩大，甚至整个系统瓦解，造成极其严重的后果。因此，这种频率的过度降低，不仅影响电能质量，而且会给系统的安全运行带来如下一些严重的危害： 1、危害汽轮机 汽轮机在结构上是如此设计的：在额定频率下运行时，叶片振动很小；当频率下降时，叶片振动变大甚至产生 第五节、自动低频减负荷 共振现象。运行经验表明，某些型式的汽轮机长时期在频率低于49～49.5赫以下运行时，叶片容易产生裂纹，当频率低到45赫附近时，个别级的叶片可能发生共振而引起断裂事故。 2、产生频率崩溃现象 当频率下降到47～